CN104213838A - 驱动筒和旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动筒和旋挖钻机。该驱动筒包括：外筒部、中筒部和内筒部；其中，所述外筒部、所述中筒部和所述内筒部分别设置有传扭轴、第一传扭孔和第二传扭孔；所述传扭轴依次穿过所述第一传扭孔和所述第二传扭孔；所述第一传扭孔包括沿所述中筒部轴向布置的第一竖孔，第二传扭孔包括沿内筒部轴向布置的第二竖孔，第一竖孔长度小于第二竖孔的长度；中筒部外固定有轴向布置的驱动杆；内筒部外固定有用于与套管连接的套管连接部，套管连接部内设置有可沿内筒部径向移动的连接销，通过驱动杆驱动连接销径向移动；使驱动筒与套管自动锁连，无需操作工手动连接，拆卸方便、安全、高效。

Description

驱动筒和旋挖钻机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种驱动筒和旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机是一种用于建筑基础工程中成孔作业的施工机械，其主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层的施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中有着广泛应用。近年来，随着工程建设脚步的加快，旋挖钻机在桩基础成孔施工的应用愈加广泛，对于旋挖钻机性能的改进也越来越受到人们的重视。

近年来，随着环境保护要求的提高，旋挖钻机通常使用全套管施工技术。全套管施工技术在套管内取土成孔，比传统的泥浆护壁污染小；取土少，对周围环境影响小；并且终孔清渣快，成孔质量高；由此使该施工技术得到了快速发展和广泛应用。

对使用全套管施工的旋挖钻机，其需要安装有套管，但由于现有的套管无法直接与动力头相连，因此通常采用驱动筒将护筒连接于动力头，以将动力头的驱动力和压力传递给套管。具体而言，旋挖钻机的动力头通过锁连装置与驱动筒上端传动连接，驱动筒下端和套管通过销轴连接。此种方式的缺陷在于需要操作工，手动连接，造成施工效率低，劳动强度大。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种无需人工安装套管的驱动筒和旋挖钻机。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种驱动筒，包括：外筒部、中筒部和内筒部；其中，

所述外筒部、所述中筒部和所述内筒部分别设置有传扭轴、第一传扭孔和第二传扭孔；所述传扭轴依次穿过所述第一传扭孔和所述第二传扭孔；

所述第一传扭孔包括沿所述中筒部轴向布置的第一竖孔，所述第二传扭孔包括沿所述内筒部轴向布置并与所述第一竖孔对应的第二竖孔；所述第一竖孔的长度小于所述第二竖孔的长度；

所述中筒部外固定有轴向布置的驱动杆；

所述内筒部外固定有用于与套管连接的套管连接部，所述套管连接部内设置有可沿所述内筒部径向移动的连接销，所述连接销与所述驱动杆连接；其中，

所述连接销外端设置有第一连接斜面；所述驱动杆下端设置有与所述第一连接斜面对应的第二连接斜面，通过所述第二连接斜面与所述第一连接斜面接触推移，使所述驱动杆推动所述连接销径向移动并连接套管。

进一步地，所述套管连接部还设置有供所述驱动杆轴向移动的第一轴孔；

所述套管连接部还设置有供所述连接销径向移动的第二轴孔。

进一步地，所述第二连接斜面上设置有卡槽；

所述第一连接斜面上设置有与所述卡槽对应的卡块；所述卡块在所述卡槽内沿第二连接斜面的倾斜方向可滑动设置。

进一步地，所述第一传扭孔还包括沿所述中筒部周向布置并与所述第一竖孔连接的第一横孔；

所述第一传扭孔还包括沿所述中筒部轴向布置并与所述第一横孔连接的第三竖孔；

所述第二传扭孔还包括沿所述内筒部周向布置并与所述第二竖孔连接的第二横孔；

所述第二传扭孔还包括沿所述内筒部轴向布置并与所述第二横槽横孔连接的第四竖孔；其中，

所述第一横孔的长度与所述第二横孔的长度相同；所述第三竖孔的长度与所述第四竖孔的长度相同。

进一步地，所述第一传扭孔为U字型结构；所述第二传扭孔为U字型结构。

进一步地，所述中筒部上设置有法兰；

所述驱动杆的端部固定在所述法兰上。

进一步地，所述内筒部上设置有多个挡块。

进一步地，所述内筒部底部设置有与套管上安装键相适配的限位凹槽。

进一步地，所述第二轴孔内设置有弹簧装置，所述弹簧装置用于支撑所述连接销保持在沿所述内筒部径向伸出状态。

另一方面，本发明还提供一种旋挖钻机，该旋挖钻机设置有上述的驱动筒。

本发明提供的驱动筒由位于最外层的外筒部、位于最内层的内筒部，以及位于外筒部和内筒部之间的中筒部构成。其中，外筒部用于与动力头相连，用于传递扭矩和压力。内筒部用于选择性的与套管锁连或解锁，锁连即是内筒部的套管连接部通过连接销插入套管的连接孔内，解锁即内筒部的套管连接部通过连接销脱离套管的连接孔。中筒部设置驱动杆，驱动杆上设置有第二连接斜面，连接销外端设置有与第二连接斜面对应的第一连接斜面；由于第一传扭孔的第一竖孔的长度小于第二传扭孔的第二竖孔的长度；所以在外筒部带动中筒部和内筒部向下运动的过程中，中筒部可以相对内筒部轴向运动，中筒部上的驱动杆通过其第二连接斜面推动连接销外端的第一连接斜面，使驱动杆沿中筒部的轴向运动转换成连接销沿内筒部的径向运动，进而实现驱动筒与套管的自动锁链，无需操作工手动连接，拆卸方便、安全、高效。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的驱动筒的结构分解示意图；

图2为图1中驱动筒分解后的驱动杆和套管连接部剖视放大示意图；

图3为本发明实施例提供的驱动筒的剖面示意图；

图4为本发明实施例提供的驱动筒结构中驱动杆局部结构示意图；

图5为本发明实施例提供的驱动筒结构中连接销结构示意图；

图6为本发明实施例提供的驱动筒结构中驱动杆与连接销连接的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的驱动筒结构中传扭轴结构示意图；

图8为本发明实施例提供的驱动筒结构中第一传扭孔的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的驱动筒结构中第二传扭孔的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的驱动筒结构中第一传扭孔与第二传扭孔重叠后的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的驱动筒在初始状态下，传扭轴与第一传扭孔和第二传扭孔的位移关系示意图；

图12为本发明实施例提供的驱动筒在锁连状态下，传扭轴与第一传扭孔和第二传扭孔的位移关系示意图；

图13为本发明实施例提供的驱动筒在上拔状态下，传扭轴与第一传扭孔和第二传扭孔的位移关系示意图。

附图标记说明：

1、外筒部；11、传扭轴；12、连接耳板；2、中筒部；21、第一传扭孔；211、第一竖孔；212、第一横孔；213、第三竖孔；22、法兰；3、内筒部；31、第二传扭孔；311、第二竖孔；312、第二横孔；313、第四竖孔；32、挡块；33、套管连接部；34、限位凹槽；4、驱动杆；41、第二连接斜面；42、卡槽；5、连接销；51、第一连接斜面；52、卡块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：

请参见图1-图3，该图示出了本发明实施例提供的驱动筒的结构。该驱动筒包括：外筒部1、中筒部2和内筒部3。

其中，外筒部1、中筒部2和内筒部3分别设置有传扭轴11、第一传扭孔21和第二传扭孔31；传扭轴11依次穿过第一传扭孔21和第二传扭孔31，且传扭轴11可在第一传扭孔21和第二传扭孔31内移动。

如图1、图3和图7所示，外筒部1顶部可以设置有连接耳板12，用于连接旋挖钻机的动力头，动力头可以通过连接耳板12传递扭矩给外筒部1，外筒部1上还设置有伸向外筒部1内侧的传扭轴11，传扭轴11用于将动力头传递给外筒部1的扭矩传递给中筒部2。

如图1、图3和图8所示中筒部2上设置有第一传扭孔21，第一传扭孔21为第一U字型槽孔，该第一U字型槽孔包括沿中筒部2轴向布置的第一竖孔211、沿中筒部2周向布置并与第一竖孔211连接的第一横孔212和沿中筒部2轴向布置并与第一横孔212连接的第三竖孔213；该U字型槽孔用于提供给传扭轴11一定的运动路径以及接收传扭轴11提供的传扭力。在中筒部2的底部还设置有法兰22，法兰连接驱动杆4，在传扭轴11提供给中筒部2传扭力的情况下驱动杆4可以随中筒部2运动。

如图1、图3、图9和图10所示，内筒部上也设置有第二传扭孔31，第二传扭孔31为第二U字型槽孔，第二U字型槽孔与第一U字型槽孔结构略有不同，该第二U字型槽孔包括沿内筒部3轴向布置并与第一竖孔211对应的第二竖孔311、沿内筒部3周向布置并与述第二竖孔311连接的第二横孔312、沿内筒部3轴向布置并与第二横孔312连接的第四竖孔313；第一竖孔211的长度小于第二竖孔311的长度，第一横孔212的长度与第二横孔312的长度相同；第三竖孔213的长度与第四竖孔313的长度相同。第一U字型槽孔和第二U字型槽孔的结构设置，可防止上拔套管过程中传扭轴溜槽，造成套管脱落。

按照上述结构布置的第一个目的在于，配合中筒部2外轴向固定的驱动杆4，以及内筒部3的套管连接部33内设置的可沿内筒部3径向移动的连接销5；传扭轴11在第一竖孔211和第二竖孔311内径向向下行走时(行走方向以图中所示为准)，传扭轴11行走完第一竖孔211的长度路径后，可带动中筒部2相对内筒部3再向下行走一段长度的路径(该长度为第一竖孔211和第二竖孔311的长度差)；从而使内筒部2通过其法兰22驱动其上固定的驱动杆4向下运动，推动连接销5径向向内筒部3内侧运动，实现与套管的锁连。

同样，在传扭轴11在第一竖孔211和第二竖孔311内径向向上行走时，传扭轴11行走完第一竖孔211的长度路径后，可带动中筒部2相对内筒部3再向上行走一段长度的路径(该长度为第一竖孔211和第二竖孔311的长度差)；从而使内筒部2通过其法兰22带动其上固定的驱动杆4向上运动，使连接销5径向向内筒部3外侧运动，实现与套管的解锁。

按照上述结构布置的第二个目的在于，第一横孔212的长度与第二横孔312的长度相同；第三竖孔213的长度与第四竖孔313的长度相同；可以在传扭轴11沿第一横孔212和第二横孔312轴向运动，以及沿第三竖孔213和第四竖孔313行走时，中筒部2与内筒部3位置相对不变，一直保持内筒部4与套管锁连；而且在传扭轴11沿第三竖孔213与第四竖孔313向上运动的情况下，可以实现此状态上拔不解锁，内筒部4与套管一直处于锁连状态。

当然，在其他实施例中，中筒部2可以是包括上述第一竖孔211、第一横孔212和第三竖孔213的其他非U字型结构槽孔，如H字型结构；以及内筒部可以是包括上述第二竖孔311、第二横孔312和第四竖孔313的非U字型槽孔，如H字型结构，只要能实现上述作用都可以应用在本发明实施例中。

如图1-图3所示，内筒部3上还固定有多个挡块32，既可以用来对中筒部2限位，还可以用来限位和指示驱动筒与套管是否锁连；内筒部3底部设置有与套管上安装键相适配的限位凹槽34，内筒部3外固定有用于与套管连接的套管连接部33，套管连接部33内设置有可沿内筒部3径向移动的连接销5，套管连接部33还设置有供驱动杆4轴向移动的第一轴孔以及供连接销5径向移动的第二轴孔。

内筒部3与套管在连接前，内筒部3的套管连接部33上的连接销5与套管连接孔需要进行预先定位(图中未示出)，定位至套管连接部33上的连接销5与套管连接孔相对应，方可进行锁连操作。为了防止在钻进过程中，定位好的内筒部3与套管发生相对位移，内筒部3底部优选设置有与套管的键相适配的限位凹槽34。

其中，驱动杆4与连接销5的结构请参见图2、图4-图6，连接销5外端设置有第一连接斜面51；驱动杆4下端设置有与第一连接斜面51对应的第二连接斜面41，通过第二连接斜面41与第一连接斜面51接触推移，使所述驱动杆4推动所述连接销5径向移动并连接套管。从图5中不难看出，驱动杆4在与连接销5相对的一侧设置该第二连接斜面41，连接销5在与驱动杆4相对的一侧设置该第一连接斜面51。

本发明优选实施例是，如图4-图6所示，在第二连接斜面41上设置有卡槽42，而在第一连接斜面51上设置有与卡槽42对应的卡块52；卡块52在卡槽42内沿第二连接斜面41的倾斜方向可滑动设置。以使第二连接斜面41在向下运动(方向以图中所示为准)时可以使卡块52在卡槽42内沿第二连接斜面41的倾斜方向向上滑动，进而实现推动连接销5沿内筒部3径向内侧运动伸出，使连接销5插入套管上的连接口(图中未示出)，实现内筒部3与套管的锁连；在第二连接斜面41向上运动时可以使卡块52在卡槽42内沿第二连接斜面41的倾斜方向向下滑动，进而实现推动连接销5沿内筒部3径向外侧运动伸出，实现内筒部3与套管的解锁。

上述结构要求第一连接斜面51与第二连接斜面41的倾斜角度满足一定的要求，保证卡块52在卡槽内能够顺利滑动。本领域技术人员可以结合实际工况确定倾斜角度的大小。

当然，在其他实施例中，也可以在第二轴孔内设置有弹簧装置，弹簧装置用于支撑连接销5保持在沿内筒部3径向向外伸出状态。而第二连接斜面41与第一连接斜面51接触推移可以使连接销5沿内筒部3径向向内伸出，实现与套管上的连接口锁连，在没有第二连接斜面41接触推移的情况下，依靠弹性装置使连接销5在沿内筒部3径向向外伸出，实现与套管上的连接口解锁。

如图1-图13所示，本实施例提供的驱动筒的工作过程如下：

初始状态：驱动筒的外筒部1连接动力头后，整个驱动筒悬挂在钻机动力头下方，传扭轴11在第一传扭孔21的第一竖孔211的顶端，并在第二传扭孔31的第二竖孔311的顶部，驱动杆4端部固定在中筒部2的法兰22，连接销5的第一工作斜面51上的卡块52滑动设置在驱动杆4的第二工作斜面41的卡槽42端部。传扭轴11在第一传扭孔23和第二传扭孔31中的状态如图11所示。

锁连状态：动力头下压，传扭轴11沿第一传扭孔21的第一竖孔211和第二传扭孔31的第二竖孔311向下运动，传扭轴11先运动第一传扭孔21的第一竖孔211底端，直至运动到第二竖孔311底端；此过程中动力头先带动外筒部1相对中筒部2和内筒部3运动第一竖孔211的长度，然后动力头带动外筒部1和中筒部2相对内筒部3继续向下运动，运动第二竖孔311与第一竖孔211相减后的长度，此时中筒部2推动驱动杆4向下运动，驱动杆4通过其第二连接斜面41上倾斜设置的卡槽42推动卡块52横向向内运动，进而推动连接销5沿内筒部3径向内侧运动，实现套管(图中未示出)与驱动筒的自动锁连。传扭轴11在第一传扭孔23和第二传扭孔31中的状态如图12所示。

上拔状态：在上述锁连状态的基础上，旋转动力头，传扭轴11从第一传扭孔21的第一横孔212和第二传扭孔31的第二横孔312右端运动到它们的左端，由于第一横孔212和第二横孔312长度相等，所以中筒部2和内筒部3相对不转动，然后再上拔动力头，传扭轴11从第一传扭孔21的第三竖孔213和第二传扭孔31的第四竖孔313下端运动到它们的上端，由于第三竖孔213和第四竖孔313长度相同，所以中筒部2和内筒部3也相对不转动，仅外筒部1相对中筒部2和内筒部3运动一段距离，套管与驱动筒一直处于锁连状态；传扭轴11不会发生溜槽。传扭轴11在第一传扭孔23和第二传扭孔31中的状态如图13所示。

脱离状态：上拔完成后，先下压动力头，然后按照与上述上拔状态相反方向旋转动力头最后上提动力头，使传扭轴11滑入到第一传扭孔21的第一竖孔211的顶端及第二传扭孔31的第二竖孔的顶部，这时回到初始状态，如图10所示，其中，驱动杆4通过其第二连接斜面41上倾斜设置的卡槽42推动卡块52横向向外运动，进而推动连接销5沿内筒部3径向外侧运动，实现套管(图中未示出)与驱动筒的自动解锁。

由上述内容可知，本发明提供的驱动筒在动力头的驱动转动下，可以实现与套管的自动锁连和解锁，省去人工拆装的工序，不仅降低了劳动强度，还提高了施工效率。

本发明实施例还提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机设有上述任一种驱动筒。驱动筒的外筒部1与旋挖钻机的动力头相连。该旋挖钻机可以为机锁杆旋挖钻机，也可以为摩擦杆旋挖钻机。

由于上述任一种驱动筒具有上述技术效果，因此，设有该驱动筒的旋挖钻机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种驱动筒，其特征在于，包括：外筒部(1)、中筒部(2)和内筒部(3)；其中，

所述外筒部(1)、所述中筒部(2)和所述内筒部(3)分别设置有传扭轴(11)、第一传扭孔(21)和第二传扭孔(31)；所述传扭轴(11)依次穿过所述第一传扭孔(21)和所述第二传扭孔(31)；

所述第一传扭孔(21)包括沿所述中筒部(2)轴向布置的第一竖孔(211)，所述第二传扭孔(31)包括沿所述内筒部(3)轴向布置并与所述第一竖孔(211)对应的第二竖孔(311)；所述第一竖孔(211)的长度小于所述第二竖孔(311)的长度；

所述中筒部(2)外固定有轴向布置的驱动杆(4)；

所述内筒部(3)外固定有用于与套管连接的套管连接部(33)，所述套管连接部(33)内设置有可沿所述内筒部(3)径向移动的连接销(5)，所述连接销(5)与所述驱动杆(4)连接；其中，

所述连接销(5)外端设置有第一连接斜面(51)；所述驱动杆(4)下端设置有与所述第一连接斜面(51)对应的第二连接斜面(41)，通过所述第二连接斜面(41)与所述第一连接斜面(51)接触推移，使所述驱动杆(4)推动所述连接销(5)径向移动并连接套管。

2.根据权利要求1所述的驱动筒，其特征在于，所述套管连接部(33)还设置有供所述驱动杆(4)轴向移动的第一轴孔；

所述套管连接部(33)还设置有供所述连接销(5)径向移动的第二轴孔。

3.根据权利要求2所述的驱动筒，其特征在于，所述第二连接斜面(41)上设置有卡槽(42)；

所述第一连接斜面(51)上设置有与所述卡槽(42)对应的卡块(52)；所述卡块(52)在所述卡槽(42)内沿第二连接斜面(41)的倾斜方向可滑动设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的驱动筒，其特征在于，所述第一传扭孔(21)还包括沿所述中筒部(2)周向布置并与所述第一竖孔(211)连接的第一横孔(212)；

所述第一传扭孔(21)还包括沿所述中筒部(2)轴向布置并与所述第一横孔(212)连接的第三竖孔(213)；

所述第二传扭孔(31)还包括沿所述内筒部(3)周向布置并与所述第二竖孔(311)连接的第二横孔(312)；

所述第二传扭孔(31)还包括沿所述内筒部(3)轴向布置并与所述第二横槽横孔(312)连接的第四竖孔(313)；其中，

所述第一横孔(212)的长度与所述第二横孔(312)的长度相同；所述第三竖孔(213)的长度与所述第四竖孔(313)的长度相同。

5.根据权利要求4所述的驱动筒，其特征在于，所述第一传扭孔(21)为U字型结构；所述第二传扭孔(31)为U字型结构。

6.根据权利要求1-3任一项所述的驱动筒，其特征在于，所述中筒部(2)上设置有法兰(22)；

所述驱动杆(4)的端部固定在所述法兰(22)上。

7.根据权利要求1-3任一项所述的驱动筒，其特征在于，所述内筒部(3)上设置有多个挡块(32)。

8.根据权利要求1所述的驱动筒，其特征在于，所述内筒部(3)底部设置有与套管上安装键相适配的限位凹槽(34)。

9.根据权利要求2所述的驱动筒，其特征在于，所述第二轴孔内设置有弹簧装置，所述弹簧装置用于支撑所述连接销(5)保持在沿所述内筒部(3)径向伸出状态。

10.一种旋挖钻机，其特征在于，设置有权利要求1至9任意一项所述的驱动筒。